第二節 氣流染色的特點和適用范圍
一、氣流染色的特點
就織物染色的狀態而言，松式繩狀染色要比平幅狀染色的手感好。這主要是織物在繩狀染色過程中，在儲布槽（或稱為染槽）內處于松弛狀態，當提升并通過噴嘴和導布管時，又處于張緊狀態，每一個循環中都有一次這樣的一緊一松過程，實際上是對織物不斷產生一個伸縮和互相揉搓的過程?？椢镌跉饬魅旧^程中，也是呈繩狀運行，并且氣流的作用比較柔和，松緊交變的頻率比較高，可賦予織物更好的手感。除此之外，氣流染色的低浴、低張力、高溫排放和染色的“一次成功率”較高等特點都是傳統溢噴染色所不具備的。
1.染色浴比低
氣流染色改變了傳統溢流、噴射和溢噴染色以染液牽引織物循環的方式，而是采用循環空氣牽引織物進行循環運動。除了織物吸附的染液外，循環染液只有傳統溢噴染色機的五分之二。與傳統溢噴染色相比，省去了近60%的用水量，并降低了蒸汽和染化料的消耗，減少了排污。此外，氣流染色的低浴比工藝條件，提高了染液濃度，對活性染料來說，提高了直接性，即提高了染料對纖維的上染率。對于一些上染速率較快的纖維，低浴比與織物具有足夠的交換頻率，可保證織物纖維獲得均勻上染。
氣流染色的低浴比只需滿足織物的最低帶液量，以及最少的染液循環即可?？椢锱c染液是主要在噴嘴中進行交換，以保證織物循環一周，其纖維表面染液的擴散和動力邊界層所需的染液量。織物離開導布管落入儲布槽后，與自由循環染液是處于分離狀態。當織物從儲布槽中再次提升時，所含帶的染液量較少（主要是結合水），即使在較高的提升速度下，也不會對織物產生過大的拉伸張力。值得一提的是，織物在離開導布管時，實際上還有一個氣流擴展作用。這對織物不斷改變折疊位置（主要是在儲布槽中），避免產生永久性折痕。因此，氣流染色低浴比條件不僅可以保證織物獲得均勻上染，還可減少織物折痕的產生。這也是傳統溢噴染色在低浴比條件下無法做到的。
2.織物張力低
在織物松式繩狀染色過程中，織物運行被牽引的張力過大會使其（特別是針織物）產生緯斜或幅寬變窄，甚至產生經向折皺，嚴重影響織物的外觀和尺寸的穩定性。為了避免這些現象的產生，對一般液流噴射染色機的噴射力以及織物運行速度都有一定限制。相比之下，氣流染色由于儲布槽內不存放染液，織物在運行的整個過程中，不帶有過多的染液，重量相對較輕，即使在較高的運行速度條件下，也不會對織物產生過大的張力。同時，織物的運行主要由氣流牽引，與液流相比，氣流對織物的作用比較柔和，不會出現強拉硬扯現象。氣流染色對織物的低張力作用，為提高織物的運行速度，減小彈力織物的張力提供了有利條件。
3.高效短流程
提高染色加工效率的有效手段是縮短染色工藝時間。而要完成織物上染的三個過程（即吸附、擴散、固著），除了固色時間外，吸附、擴散過程的時間長短，都與染液和被染物的相對運動，以及對上染和解吸平衡狀態的打破程度有關。如果平衡狀態維持的時間長，那么，染料的上染率低，達不到所要求的色光。就必須通過延長時間，增加打破這種動態平衡的概率來提高上染率。這樣不僅會降低生產效率，同時還會引起染料（如活性染料）在水中大量水解，造成染料的浪費和織物色牢度的下降。因此，為了改變這種狀態，只有提高染液與被染物的交換頻率，也就是通過提高布速和加快染液循環頻率。在液流染色中提高布速，會增加織物的張力；而要加快染液循環頻率，就必須降低浴比或者增加主循環泵流量。液流染色（主要是指溢噴染色）中的浴比過小，織物在槽體內運行就有困難，并容易產生折痕；而主循環泵流量的增加則必然帶來更大功率的消耗，生產成本過高。顯然，溢噴染色在諸多因素的影響下，提高生產效率是非常有限的。
相比之下，氣流染色的生產效率比較高，其原因取決于兩方面因素。一是織物的運行速度比較高（最高可達700m/min，溢噴染色在400m/min左右），并且織物所受的張力較小（因為織物含帶較少的水）?？椢镌跉饬鞯臓恳?，會產生不斷的抖動和擴展，充分與氣流中染液接觸。第二個方面是省去了牽引織物運行的那部分水，浴比大幅度降低，即使采用流量較小的主循環泵（確切地講是供染液循環的泵），也能獲得較高的染液循環頻率。氣流染色正因為具備這種條件，才能夠使織物在較短的時間內均勻上染，縮短了整個染色過程的時間。
此外，結合現代染色工藝中的一浴法，通過染料和助劑的正確篩選，采用前處理和染色一浴法、多組分纖維織物一浴法等先進工藝，氣流染色機將會發揮出更大優勢。事實上，有不少印染廠已經開始在使用，并獲得了良好的經濟效益。
4.節能環保
完成染色工藝過程必須消耗大量的能源。水和蒸汽是主要能耗，它的耗量大小不僅關系到生產成本的高低，而且更重要的是影響日趨枯竭的地球資源以及人類賴以生存的環境。氣流染色由于浴比很低［一般為1∶（3～4）］，所以不僅染色工藝中需要的水非常少，而且在升溫或保溫過程中消耗的蒸汽也非常小。與傳統溢噴染色所完全不同的是，氣流染色可以在固色保溫過程完成之后，直接進行高溫排放（因為織物是由氣流帶動，沒有水仍然可以運行）。通過這個功能，可以省去緩慢的降溫過程以及降溫所需的冷卻水。對滌綸來說，還可以在高溫條件下直接排除所產生的低聚物，縮短水洗時間及耗水量，提高織物色牢度。
印染對環保的影響已成為制約印染工業發展的最大問題。而對于有水染色來說，主要考慮到的問題就是盡可能降低浴比，減少排放量以及降低廢水中所含電解質的濃度。浴比大容易使某些染料和助劑產生水解，這部分水解的染化料不僅會造成浪費，而且更重要的是對環境帶來污染。雖然可以通過一定的污水處理設施來加以處理，但畢竟還是要付出昂貴的成本代價。因此，解決環保問題必須從設備、工藝以及染化料幾個方面同時著手，其中設備的浴比就是一個最關鍵的問題。氣流染色的核心技術就是能夠保證織物在低浴比條件下實現染色工藝，達到染色所要求的各項指標，當然這也就意味著最低排污的要求。
5.連續式水洗
在傳統的間歇式溢噴染色機中，一般是采用分缸間歇式或者加溢流式水洗，需要消耗大量的水，并且要占到整個染色用水的80%。尤其是滌綸織物在高溫條件所產生的低聚物不能采用高溫排放，只能通過還原清洗和大量的水才能夠去除。傳統水洗過程很大程度是通過新鮮水不斷稀釋污物，而浴比低往往濃度較高，要稀釋到高浴比相同濃度的污浴，則需要更多的水。因此，按照傳統的水洗工藝，低浴比染色后的水洗可能要消耗更多的水。要解決這個矛盾，必須改變水洗方式，提高水洗效率，降低耗水量。氣流染色采用了連續式水洗技術，充分體現了高效節能的特點。
連續式水洗是洗液清濁分流、連續進水和排放的一種方式?？椢锿ㄟ^噴嘴時總是與新鮮水交換，而交換后的污水與織物分離，并直接排放。由于污水不參與再次循環，織物每次接觸到的都是新鮮水，所以總是保持較高的水洗濃度梯度，加快了污物脫離織物。為了保證足夠的水洗量，一般是將主循環的旁通切斷，將水量全部集中在噴嘴中。整個水洗過程采用了受控，根據織物中污物的分布和存在狀態，對水流量和溫度進行不同組合分配，以最少的耗水量和時間，達到最佳的凈洗效果。
6.織物風格更優
實際應用表明，采用氣流染色方式所加工出來的織物，不僅色牢度較好，而且對織物伴隨著一種物理整理效果?？椢镌谒墒嚼K狀加工過程中，有一個周期性的自由、松弛和回縮的機會，氣流對織物會產生一定的拍打作用，因而織物的手感豐滿。針織物的染色效果更優于其他染色方式，不僅對織物產生的張力小，而且織物在染色過程中具有一定的揉搓效果，使得織物產生一種飄逸感。
利用氣流染色的原理，進一步拓展其使用功能，可以對織物進行特殊風格整理，這是氣流染色所具有的新特點。例如，被譽為21世紀綠色環保型的再生纖維素纖維——Lyocell纖維（商品名為天絲）就是通過氣流對織物的作用，經過兩次原纖化后，生成如同桃皮絨般的布面效果。令視覺和手感效果非常好，具有較高的附加值。
此外，氣流染色機還可以在原有基礎上增加一些輔助裝置，如空氣加熱器、撞擊柵欄等，對織物進行柔軟整理、松式繩狀烘干以及彩虹染色。因此，從某種意義上來說，氣流染色已不是單一的染色概念了，而是染色加整理的全新概念。
7.堵布打結少
堵布打結在溢流或噴射染色中時常發生，在浴比較大的染色過程中更是如此。其主要原因是儲布槽內染液的流動或湍流，造成織物之間的相互亂串，形成套結。一旦發生了堵布打結，就要影響織物的正常運行，嚴重時必須停機快速降溫至80℃以下，進行人工處理。如果是在織物的上色較快的溫度范圍內，由于堵布打結而停機降溫，必然會造成織物的色花或折痕。為此，對傳統的溢流或噴射染色機進行了不斷改進，如增加擺布裝置，適當降低浴比等措施，在一定程度有所改善，但還是不能完全避免堵布打結的產生。
相比之下，氣流染色較好地解決了這個問題。它除了設置擺布裝置外，更重要的是其槽體內不存放染浴，織物是依靠自重作用，沿著非常光滑的表面（襯有聚四氟乙烯管）向前滑行，或者通過轉鼓偏重帶動向前。在這個過程中織物之間幾乎沒有相對位移，比較有規律地橫向折疊。因此，很少發生堵布打結現象。
8.高溫排放
聚酯類纖維在130℃的染色條件下，會分解出一種低聚物，而在100℃以下又會重新附在纖維上，影響織物的色牢度，同時還有部分黏附在設備內壁上。所以，對普通的溢流或噴射染色機來說，只有通過后面的還原清洗來去除低聚物。但氣流染色機卻可以在一定的安全保護措施下進行高溫排液，將低聚物在高溫下迅速排掉。因為氣流染色機在沒有染液的情況下仍然可以循環，不用擔心織物的起皺問題。相反，在壓力迅速釋放下，織物所含帶的高溫水也隨即汽化，使得織物局部折皺可展開。
考慮到安全問題，氣流染色機的高溫排放通常采用兩種方法：一是在高溫排液口處安裝一個冷水交換器，通過冷水間接熱交換，將廢液溫度降至85℃以下再排放；二是設置一個容積不小于1m3的地下封閉緩沖槽，僅在頂部留一個排氣孔，高溫排液連在緩沖槽上，使高溫廢液先經過緩沖，降低溫度后再流入排液總管。
9.濕加工“一次成功率”高
實踐證明，氣流染色機在織物的前處理、染色等濕加工的一次成功率往往高于傳統的溢噴染色機。有實驗數據表明，一臺技術上成熟的氣流染色機的一次成功率在97%以上。這對織物的品質控制和節能減排來說，無疑是具有重大現實意義。在傳統的染色加工中，人們常常是只注意設備的浴比和一些能耗指標，而忽略了設備對加工過程的一次成功率。返工所造成的能耗、物耗和人工成本，已成為目前印染廠加工成本持高不下的主要原因。從這種意義上來講，氣流染色機具有很明顯的優勢。
二、氣流染色的適用范圍
就染色方法而言，氣流染色仍屬于浸染的范疇。與傳統的溢流或噴射染色相比，織物與染液的相對循環運動，溫度對上染率的控制等方面，氣流染色更具有優勢。因為在氣流染色過程中，被染織物與染液的交換（在噴嘴中接觸）頻率和劇烈程度較高，且染液溫度分布的均勻性也比較好。這對高瞬染（上染率對時間曲線的起始斜率）染料在染色過程的最初階段，可以盡快達到纖維總體上染的均勻性，起到非常重要的作用；同時對那些比表面積較大的新合成纖維織物來說，也可獲得非常好的勻染效果。因此，氣流染色的適用范圍基本涵蓋了目前絕大部分常規纖維織物品種，尤其是對新型纖維的染色，更具有優勢。
1.適用的織物品種
在過去相當長的一段時間內，氣流染色在滿足織物和染色工藝的適用性上始終隨著氣流染色技術不斷改進和完善而同步進行。早期的氣流染色機主要是用于超細纖維織物染色，利用氣流能夠牽引織物的快速循環，并對織物的損傷小的特點，解決超細纖維織物上染快、不易達到勻染的問題。隨著節能減排和紡織品的品種增多，人們更重要的是看到了氣流染色的低浴比特性，將其用于常規及一些新型纖維織物的染色，并獲得了成功。許多織物經氣流染色后，得到的品質及風格更優于傳統溢噴染色。
應用表明，氣流染色不僅可適于常規織物，而且更適于一些新型纖維織物的染色，如超細纖維、Lycoell纖維、莫代爾（Modal）纖維，另外，還特別適合于高織高密織物、彈力針織物（氨綸含量為5%～10%）的濕加工。染料對其中許多纖維的上染速率較快，要求織物與染液具有較快的交換頻率，否則容易造成上染不均勻。對于彈力針織物主要是張力帶來的影響，普通溢噴染色只有通過降低織物循環速度來減小張力，最終導致織物容量的減少。一些比表面積較大的超細纖維織物，染料對纖維的上染速率很快，除了要求織物與染液具有較快的交換頻率外，還要求控制織物每一個循環中的染料上染量。氣流染色可以提供較快的織物與染液的交換頻率，同時還可控制染料的上染量，更容易保證勻染性。
2.適用的加工工藝
在紡織品的染整加工中，如織物的退漿、煮練、漂白、絲光、堿減量、染色和水洗等以水為介質的加工，統稱為濕加工。同樣是濕加工，氣流染色與傳統溢噴染色所不同的是工藝條件發生了變化，而其中最重要的是浴比降低。這對染色和前處理工藝，涉及染化料的選擇，織物與液體的交換狀態，以及溫度和加料的控制。此外，由于氣流染色機是通過氣流牽引織物循環，可以在無水狀態下進行織物循環，所以氣流染色機還可用于織物干態或半干狀態下的物理整理和特殊染色，如織物的機械柔軟整理和彩虹染色等。
（1）染色工藝。氣流染色與傳統溢流或噴射染色的不同點，主要是體現在工藝條件上，如染色浴比、織物與染液的交換方式、染液的循環狀態等。因此，它涉及染料的選擇、助劑的用量和工藝曲線的設定等方面。盡管在相當一段時間內，許多使用者采用傳統溢噴染色工藝也能做出一些合格產品，但也出現了不少問題，并將這些問題一味地歸咎于氣流染色機的性能。隨著氣流染色技術的不斷成熟，人們也總結出了一些專門適于氣流染色的染料、助劑和染色工藝，從而將氣流染色工藝與設備有機地結合起來，有效地發揮出了氣流染色的優勢。
此外，快速染色是提高生產效率的有效方法，但對設備要求較高?？焖偕郎?、快速染液循環是實現快速染色工藝的基本要求。氣流染色的浴比很低，可以實現染液的快速循環和快速升溫，另外，織物也可以快速循環，所以，只要選擇適于快速染色的染料和工藝控制，不用擔心織物的勻染性問題。
（2）織物前處理工藝。用氣流染色機進行織物的退、煮、漂前處理，可利用織物在儲布槽中的布水分離狀態，形成一個類似于汽蒸過程，不僅可以提高織物纖維的膨潤性，還可加強助劑對纖維的滲透性和反應性。當織物經過噴嘴與液體進行交換時，可迅速將溶解和剝離的雜質與纖維進行分離?？椢飳嶋H上經歷了汽蒸—熱浴—汽蒸—熱浴的重復過程，相當于一個高效短流程的前處理。應用表明，氣流染色機進行前處理，織物可獲得良好的品質，且時間短，“一次成功率”高。為了充分利用氣流染色機這一優點，有不少使用廠家劃分出部分氣流染色機專門用來進行織物的前處理，獲得了顯著的經濟效益。
（3）織物整理工藝。利用氣流的拍打作用對紡織品進行風格整理，是氣流柔軟機的主要功能，而氣流染色機在工作原理上與氣流柔軟機十分相近。采用氣流染色機進行織物風格整理，不僅可改善織物的服用性，同時還可以獲得許多布面風格效果，極大地豐富了紡織品的使用內涵。在這些整理功能中，如柔軟、搖粒、縮絨和預縮整理的使用價值最為顯著，并且應用也比較普遍。氣流整理過程可以少用或者不用化學助劑即可實現，對人體和環境都不會產生大的危害。因此，這種整理工藝既可提高紡織品的附加值，又可減少污染，有利于紡織品后加工向環保方向發展。
織物經風格整理后可以提高其內在的品質，并可獲得有別于普通織物的感觀效果，是織物后加工的一道重要工序。新型紡織纖維的許多特性就是通過不同的整理過程后而表現出來的，即使是同一品種的織物，采用不同的整理方法也可獲得不同效果。有些織物經過一定的特殊整理，可以保留原有的優良特性，克服或改善原來存在的缺陷。所以，織物的風格整理是一種集中體現紡織品綜合性能的加工手段。
（4）彩虹染色工藝。紡織品的顏色是千變萬化的，它極大地豐富了人們的物質生活。利用氣流染色的現有功能，可以對輕薄紗類織物進行彩虹染色，可產生一種朦朧的彩虹視覺效果。這種染色工藝實際上是讓不同顏色的染料在不同的時間內上染織物，并且有意識不讓染料在織物上進行移染，產生人為均勻分布的彩虹般顏色。
3.高溫與常溫染色
按最高工藝溫度來分，氣流染色機可分為高溫型和常溫型兩種。工藝溫度高于水的標準沸點，到最高工藝溫度為135℃的氣流染色機稱為高溫高壓氣流染色機，最高工藝溫度為98℃的氣流染色機稱為常溫常壓氣流染色機。從實際應用的角度來考慮，除了分散染料染色必須采用130℃的高溫條件外，其余染料均可在常溫條件下染色。但是，氣流染色機具有前處理功能，而目前我國印染行業大部分企業都是在染色機中進行前處理。所以，對有間歇式染色機的廠家來說，必須考慮間歇式染色機的前處理效率。
由于采用氣流染色機進行前處理（后文譯述）具有顯著的優勢，而織物前處理中的煮漂溫度在105～110℃的條件下進行，不僅效果好而且效率高。因此，織物的前處理采用高溫型氣流染色機具有明顯的經濟效益。據近年來的市場調查和了解，目前有許多使用氣流染色機的廠家，有意識安排部分氣流染色機專門用于前處理加工，不僅質量穩定，效率高，而且節能。從這種意義上來講，高溫型氣流染色機應該占據主流。當然，考慮到設備的采購價格，適當配置一些常溫氣流染色機僅作為染色使用也可以。